一、太阳能光电装置的应用（论文文献综述）
孙若晨[1]（2021）在《喀斯特农村太阳能资源评估与优化调控技术研究》文中研究指明中国南方石漠化治理取得阶段成果,党的十九届五中全会要求科学推进石漠化综合治理。喀斯特农村能源消费结构优化是石漠化防治的重要措施之一,对实现能源-经济-环境协调发展以及乡村振兴具有重要的意义。根据地理学、环境学、区域经济学等学科人地关系地域系统、可持续发展、3E系统等理论,针对喀斯特农村太阳能利用可行性分析指标匮乏和利用技术单一且效率低的科技问题。在代表中国南方喀斯特地貌和石漠化类型总体结构的贵州高原山区,选择施秉喀斯特、毕节撒拉溪和贞丰-关岭花江为研究示范区,2018-2021年通过对研究区23个村寨实地考察、问卷调查和气象监测数据收集,运用调查分析法、气候学计算法、参与式农村评估等方法,围绕农村太阳能资源评估与优化调控基础前沿研究、共性关键技术研发、应用示范与产业化推广进行全链条设计、一体化部署、分模块推进进行系统研究,通过喀斯特农村太阳能资源潜力评估,重点阐明不同石漠化等级太阳能利用的可行性,集成太阳能利用关键技术并进行应用示范与验证,为国家石漠化治理农村能源结构优化和低碳社区建设提供科技参考。（1）喀斯特农村太阳总辐射和日照时数时空分布不均,夏季最丰富。从年均太阳总辐射和年平均日照时数空间分布来看,呈现出从西向东逐渐减小的趋势,表现为贞丰-关岭花江研究区最大,毕节撒拉溪研究区次之,施秉喀斯特研究区最小;从太阳总辐射月变化来看,三个研究区太阳总辐射变化呈现出单峰型,1月最小,7、8月最大;夏季总辐射最高,春季次之,秋冬最小。从年变化来看,施秉喀斯特研究区总辐射在2017年最低,随后逐渐增高;毕节撒拉溪和贞丰-关岭花江研究区太阳总辐射年变化趋势呈现出“W”型。三个研究区日照时数和日照百分的月变化趋势相同,7、8月达到最大值,1月值最低,呈现出单峰型的特点;春夏最高,秋冬最小;年日照时数和年日照百分率的变化趋势与年太阳总辐射变化趋势大体相同。（2）喀斯特农村太阳能资源总体属于等级一般区,夏季利用潜力大。贞丰-关岭花江太阳能资源等级为丰富区,且较为稳定,利用潜力最高,最适宜利用月份主要在4-8月;毕节撒拉溪和施秉喀斯特为资源一般等级,太阳能资源不稳定,夏季利用潜力最大。（3）喀斯特农村太阳能资源利用具有较高的可行性。三个研究区在自然资源、社会经济、能源利用结构以及环境现状等方面可选择不同的太阳能利用方式。贞丰-关岭花江研究区适宜发展大型光伏发电站和户用光伏屋顶,构建太阳能综合利用系统具有较高的可行性;毕节撒拉溪研究区在发展小型太阳能设备,冬季结合煤炭利用的方式具有可行性;施秉喀斯特研究区利用小型太阳能设备,构建风光互补或光沼互补利用模式,并且设计具有地域特色的太阳能路灯、景观式杀蚊灯等产品。（4）集成喀斯特农村太阳能光热利用、光电利用、太阳能热水器防堵装置和污垢处理方法以及综合利用能源体系等技术体系。通过对太阳能资源情况以及社会经济条件的研究,发现太阳能使用中存在的问题和不足,系统总结了喀斯特农村现有成熟的光电技术、太阳能微动力污水处理技术、光热技术,集成了喀斯特农村太阳能光热利用、太阳能光电利用、太阳能热水器防堵装置和污垢处理方法以及综合利用能源体系等技术体系。在施秉喀斯特无-潜在石漠化示范点选择光电两用太阳能热水器、景观式太阳能杀蚊灯,辅以沼气发酵技术;在毕节撒拉溪潜在-轻度石漠化示范点选择太阳能热水器、庭院式照明灯、节煤回风炉灶;在贞丰-关岭花江中-强度石漠化地示范点太阳能资源丰富,构建以光伏屋顶、太阳能热水器、庭院式照明灯、太阳能路灯为主体的太阳能综合利用体系进行示范。示范后,室内环境明显改善,对CO2和SO2的起到了减排效果,节省了能源开支。论文对太阳能利用技术研究主要从生活能源角度出发,未来研究可以把太阳能与种植业和畜牧业结合并应用到石漠化治理中,实现喀斯特农村生态与经济可持续发展是需解决的问题。
王国轩[2]（2021）在《光子增强热电子发射的热力学分析及优化》文中提出太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁可再生能源。太阳能发电目前主要有两种方式,即光伏发电和光热发电。基于光子增强热电子发射效应（PETE）的新型太阳能直接光电转化技术可以有效地利用太阳能全光谱能量,实现更高的能量转化效率。基于PETE发射原理,开展了理论建模和热力学分析,设计了PETE测试系统并在不同工况下进行了实验研究,针对空间电荷效应开展了优化研究。建立了PETE装置的热平衡-载流子动力学-热力学耦合分析模型,对PETE能量转化过程中的能量流动和不可逆性损失进行了定量评估,当聚光比为600倍时,PETE装置耦合余热循环的能量转化效率达到40.39%。其中,主要的可用能损失发生在阴极光电转化过程和热辐射过程。对不同输出电压、电子亲和势、阳极温度和聚光比下的工作情况进行了?分析,发现最优的工作参数出现在低于0.702eV的表面亲合势以及645K的阳极温度时。分析不同工况下PETE装置、光伏器件和热电子器件的性能表现,验证了光-热协同增强效应在PETE能量转化中的作用。设计并搭建了高温PETE真空性能测试平台,以非晶硅作为阴极材料,研究了不同温度、光强、光谱对PETE发射的作用规律,分析了离子电流对输出特性的影响。离子电流是电流的主要组成部分,在输出电压较大或较小时对电流有显着的影响。350℃下,2.2W光照使得输出功率提高了0.467μW,是无光条件下的4倍。阴极对不同单色光的光谱响应能力不同,300nm时由载流子激发造成的量子效率最高,温度的升高可以提高阴极的转化效率。实验研究了不同间距和铯蒸汽浓度对空间电荷效应的影响。极板间距由120μm缩短至30μm的过程中,短路电流由0.76mA升高至5.67mA,相当于空间电荷势垒减少了0.27eV,输出功率方面,最高功率由184μW升高至907μW,对应的工作电压由0.5V降低至0.35V。在铯源温度由200℃提高至350℃的过程中,短路电流由9.76mA提高至23.3mA,最高输出功率由1.41mW提高至3.19mW。
党琪[3]（2020）在《基于配位晶体的海洋水下光电转换研究》文中提出随着海洋强国战略的推进,海洋供电成为海洋发展的重要一环。开发利用海洋的可再生能源是实现可持续式海洋供电的重要途径。海洋太阳能是一类理想的海洋清洁能源,但是受制于工作环境与间歇性的制约,在满足昼夜持续的全天候海洋供电时存在缺陷。在陆地上,通过结合人工光合作用技术与二次离子电池技术可有效的解决太阳能的间歇性问题,实现可持续的太阳能转换与利用的目标。但是,如何在海洋环境实现水下太阳能的可持续利用,仍是亟待解决的问题。本学位论文针对海洋环境的水下太阳能转换与昼夜连续供电难题,设计新的原理,发展水下太阳能转换、存储、供电一体化技术,构筑出新型太阳能海水电池原型器件。论文的主要内容如下:1.海水中的光电转换机理研究结合光解水技术与水系钠离子电池技术,我们提出并设计了一种新型水下光电转换系统。以TiO2薄膜为太阳能的捕获与转换端,以具有离子、电子存储能力的配位晶体（Ni3[Fe（CN）6]2）为电子接收端,构筑TiO2-Ni3[Fe（CN）6]2水下光电转换系统。瞬态光生电流测试证实水下光电转换现象的发生。X射线光电子能谱、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等分析手段表明:当该系统在海水环境中进行光照时,TiO2薄膜在太阳光的激发下生成光生电子-空穴对,其中空穴引起水分子的氧化,生成氧气和氢离子,电子通过外电路流入Ni3[Fe（CN）6]2配位晶体端,在外电路形成电流;Ni3[Fe（CN）6]2在捕获光生电子的同时,从海水中吸收钠离子进入晶格以保持电中性。简而言之,由钠离子嵌入配位晶格协同的电子存储和水分子捕获空穴导致的光生电子-空穴对的持续分离是水下光电转换的关键所在。2.昼间太阳能海水电池原型器件的电氧联产研究基于海水中的光电转换机理,我们构建了昼间太阳能海水电池原型器件,包括TiO2-Ni3[Fe（CN）6]2、TiO2-Co3[Fe（CN）6]2和TiO2-Cu3[Fe（CN）6]2这三个体系,研究了供电过程中电子、离子、分子晶体之间的协同作用规律,对器件的光电转换性能进行了评估,测定电荷转移过程中的电流特性。TiO2-Co3[Fe（CN）6]2体系的光电转换效率最高,效率可达约3.46%的光电转换效率。TiO2-Cu3[Fe（CN）6]2体系的光电流最强,电流密度约为13mA cm-2。在产电的同时,器件的光阳极端展示出产氧功能。持续释放的氧分子可为海水或海水悬浮体系供氧,对乏氧海水及滩涂的修复具有价值。3.昼夜连续太阳能海水电池原型器件的构筑及性能评估在昼间太阳能海水电池原型器件的基础上,我们选择具有适合氧化还原电位的Fe4III[Fe（CN）6]3配位晶体作为电子的中转仓。该晶体在昼间光照时接收并存储电子和离子,与TiO2光电极构成昼间发电模块;在夜间无光时,将昼间存储的电子转移给海水中的溶解氧,与碳电极构成组成夜间发电模块。将两个模块耦合,构建基于TiO2-Fe4III[Fe（CN）6]3-CMnO2的昼夜连续太阳能海水电池原型器件。验证发现:在昼间放电时,光生电子与海水中的钠离子进入Fe4III[Fe（CN）6]3晶体,将晶体转化为Na4Fe4II[Fe（CN）6]3。在夜间放电模式时,Na4Fe4II[Fe（CN）6]3的电子被进一步转移到碳电极端,被海水中的溶解氧分子接收,与此同时,Na4Fe4II[FeII（CN）6]3晶体内的钠离子被释放。整个过程与藻类细胞的光合作用与呼吸作用的联合作用类似。该原型器件在光照下的电流密度可达4.7mA cm-2。进行100圈昼夜连续循环工作后,器件的昼、夜输出电压均未出现明显衰减。夜间模式的最大输出功率为0.35mW cm-2,光电转换效率为0.62%,与绿藻石莼莴苣（ulva lactuca）的光合作用效率相接近。4.海洋环境参数对太阳能海水电池原型器件性能的影响我们研究了海洋中的盐度、水深、光强、溶解氧、海水流速这五种环境因素对太阳能海水电池原型器件的性能影响:（1）在昼、夜两种模式下,测定了盐度与器件输出电压的关系。昼间模式下,器件的输出电压均与盐度正相关。其中TiO2-Fe4[Fe（CN）6]3系统在0.7%3.5%盐度区间内,光生电流与盐度呈线性关系。夜间模式中,器件输出电压随盐度的增加先升高后减小。（2）测定器件在不同工作水深时的昼间光电转换。随工作水深从0cm增加至90cm,器件的输出电压呈递减趋势。拟合发现,光生电流数值在工作深度为050cm区间时,与水深为线性关系。（3）在夜间放电过程中,溶解氧浓度与器件的产电能力密切相关。在富氧(>5mg L-1)海水中,放电起始电压约为0.42V,放电曲线具有明显的氧化还原曲线特征;在乏氧(<0.5mg L-1)海水中,起始电压仅为0.17V,放电过程极短。（4）光照强度与器件的输出电压有所关联,随着光照强度的增加,输出电压随之增加。（5）昼、夜模式下器件的产电性能受海水流速的影响。随海水流速的增大,昼间模式中器件的输出电压与容量均获得提高。夜间模式中,放电过程受海水流速对溶解氧的影响,在放电初期产生极化。在放电的后期,流动的海洋环境可有效抑制极化产生。
张小飞[4]（2020）在《太阳光能量转化材料构建与应用演示系统》文中研究说明太阳能因其清洁无污染,蕴藏量巨大,分布广泛,而且转化利用形式多样,成为最具有发展潜力的可再生能源。因此,对太阳能转化材料以及利用体系的研究具有重大的意义。根据太阳光与材料的作用,人类对太阳能的基本利用方式可分为主要利用太阳光短波部分（紫外及部分可见光）的光-电转化和主要利用太阳光长波部分（可见、红外波段）的光-热转化,及其衍生出的更进一步转化利用方式,如光伏发电、光-电-化学转化、光热蒸发水、光热发电等。以光催化为代表的光-电-化学转化,利用光作用于材料产生的光生电荷驱动各种类型的化学反应,如光催化降解污染物,裂解水产氢,合成各种有机无机化学品等,实现太阳能向化学能的转化。光催化近年来已成为研究的热点,尤其是光催化分解水和空气中的污染物是目前最具有应用前景的一种光催化应用方式,已经有商用的光催化剂和小型化的设备应用于净化室内空气以及水中的有害物质。而光热转化的应用在人类历史上已经有数千年的历史,但一直由于效率低、利用方式简单而不受重视。近年来,人们通过新材料和器件结构上的设计,在光热转化效率上取得了新突破,光热转化再次成为研究的热点。值得一提的是,近年来兴起的局域表面加热蒸发水蒸气体系,解决了太阳光直接加热块体水效率低的问题,使得太阳能蒸发水成为一种具有巨大潜力的技术。此外,将光热材料与热电器件耦合,太阳能可以进一步转化为电能,进而还可以驱动电解水装置转化为清洁的氢能,将太阳能以化学能的形式储存下来。目前,人们对太阳能转化做了很多基础性的研究工作,但缺乏具有实际应用价值的太阳能转化系统。因此,本文以太阳能转化应用的原型器件的构建为主要研究目标,基于太阳能作用于材料的光-电、光-热两种基本转化方式,通过对材料的组成、形貌和结构的设计与调控,优化材料在太阳能向特定形式转化的性能,并设计有利于太阳能定向转化的器件,构建满足不同需求的太阳能转化利用系统。本论文中分别选取了光-电-化学转化应用于光催化降解水中污染物,光热转化应用于光热蒸发水和光热温差发电产氢利用三种应用体系,以探索太阳能的高效转化利用方式。本文的主要研究内容如下:太阳能的光-电-化学转化利用方面,光催化由于能利用光催化剂的光生载流子氧化分解水中的有机污染物而受到广泛研究。在本文中设计并制备了一种适用于连续光催化体系的固载型光催化剂,通过将商用的二氧化钛光催化剂表面用氨基修饰,与表面被羧基修饰的石英纤维毡通过静电作用组装,进而形成化学键实现了牢固的准单层组装,经过后续的煅烧将起桥梁作用的有机物碳化,获得了碳连接的负载型Ti02/石英纤维毡光催化剂。本文中探究了材料的退火温度通过影响碳化程度而对光催化性能的影响,并得到了最优的煅烧温度。最优温度（5000C）下煅烧得到的的碳不仅能够连接催化剂与载体,解决了光催化剂分离回收困难的问题,而且能够促进光催化剂的载流子分离而提高光催化效率。由于石英纤维毡对紫外光的吸收率低,光线能在其中进行透射、折射、散射等实现耦合传输,有利于实现光在催化剂上的均匀分布。亲水化处理Ti02/石英纤维毡能够产生毛细作用,使流经污水中的污染物能与催化剂充分接触,本文中基于此构建了一种毛细作用促进流动的连续光催化反应器,实现了高效的连续光催化降解水中的污染物。本文中构建的光催化系统,对实际工厂中的废水具有极高的净化效果,证明了该光催化体系巨大的应用潜力,为利用太阳能的光-电-化学转化进行环境修复应用提供了可行方案。太阳能的光热利用方面,利用光热效应,将太阳能转化为热能用于蒸发水,在海水淡化、污水净化、蒸汽发电等方面具有巨大的应用潜力。提高光热蒸发水体系效率,首先要寻找一种太阳光吸收率高且结构有利于水蒸发的光热转化材料。本文中将钛酸纳米带采用自模板法在氨气气氛下高温煅烧,探究了不同氮化温度对光热性能的影响。在800℃下氮化得到了氮化钛（TiN）纳米带,其作为一种非贵金属等离子体共振吸收材料,相比贵金属（如Au）局域表面等离子共振材料,TiN对太阳光的响应波段更宽,光热转化效率更高。由于氮化过程中的局部收缩,TiN纳米带形成了纳米颗粒连接成的纳米多孔结构,增大了比表面积,同时表面部分氧化使其具有超高的亲水性,增强了材料与水的接触从而有利于热量的传递,纳米孔道结构还有利于水和蒸气的输运,从而加快了水的蒸发速率。进一步地,受到植物蒸腾作用的启发,将光热材料负载于陶瓷板表面进行光热转化蒸发水,利用毛细作用从水体中吸水并输运到光热材料,同时隔热材料能大大减少热量向下方水体散失,整个光热蒸发水器件漂浮在水面上实现表面局域加热,从而构成了高效的光热水蒸发装置。该系统在4kW/m2光照下光热蒸发水的效率达到了 93.6%,利用其搭建的蒸馏水装置在户外真实太阳光照下的演示实验中实现了对自来水和模拟海水高效淡化。该部分工作对光热蒸发水的大规模应用提供了一个高效且低成本的方案。基于光-热、热-电和电-化学效应耦合的太阳能利用系统。由于人类生产生活中需要多种形式的能量,以及太阳能的周期性变化,将太阳能转化为其他形式的能量进行利用和储存具有极大的应用价值。在热电器件表面组装高效的光热转化材料构成光热温差发电装置,能够将太阳能通过光热-热电转化输出电能。相比于光伏发电和光热驱动汽轮机发电,这种发电装置结构简单、灵活便携、成本低。因此,本文选取了石蜡作为碳源,通过火焰合成法在热电器件的表面原位制备一层超细的碳纳米颗粒,构成光热转化层。通过成分和结构表征证明了这些碳纳米颗粒的成分以无定形碳为主,由其组成的光吸收层具有微观孔道结构构成了光学“陷阱”,吸收光谱证实了该光吸收层对全光谱太阳光具有超高的吸收性能。原位合成的方法实现了光热材料与热电器件的紧密接触,提高了传热效率。在此基础上,在光热器件的冷端装配散热装置,在热端装配表面减反射处理的有机玻璃罩,从而减少了热损失并提高了冷热两端的温差,构建了一个高效率的光热温差发电装置。测试表明所构建的太阳能光热-热电耦合发电装置的发电效率比未经处理的温差发电片提高了 34倍。进一步地,在真实太阳光照射下,该发电装置能够驱动电解水获得清洁的氢燃料,将太阳能最终转化为化学能的形式储存下来。该发电装置还能驱动小型电风扇运转,表明了其高效的电输出能力。该部分工作为家用、小型、便携以及偏远地区的用电需求提供了一种新的选择,并且提供了一种太阳能转化利用及储存的可行途径。
熊雪[5]（2020）在《追光式太阳能光伏直流冷藏柜的实验研究》文中指出随着人们对清洁能源的不断开发,太阳能的优势日益凸显,太阳能技术的应用也越来越受到重视。传统的制冷装置绝大部分依赖于国家电网,许多未被电网覆盖但同样有制冷需求的地区则受此限制。本文将光伏系统与制冷系统结合,设计开发出独立于电网、适用性强的环保型冷藏柜,对提高偏远地区人民的生活质量及推动冷链物流的发展都具有非常现实的意义。完善稳定的太阳能追踪系统是充分利用太阳能最有效的装置,本文在前人研究的基础上,提出一种对日跟踪伺服控制系统的设计方法并制作出精度合适、适用于冷藏柜的单轴追光式太阳能电池板。该装置整体呈板状,采用伺服电机与太阳能电池单元——匹配的方式实现了多个太阳能电池单元的同步追光,可替代传统固定式太阳能电池板在大范围内应用。该追光式太阳能电池板的优势在于通过单元追光的方式实现了太阳能的高效利用,达到了提高太阳能转换率的目的,并解决了已有形式的追光式太阳能电池板占地面积大、占用空间大的局限性问题,极大地扩大了追光式太阳能电池板的适用范围。通过对比实验验证了在晴朗及阴雨天气条件下追光式太阳能电池板的光电转化率都优于固定式太阳能电池板,且与理论计算基本符合。在验证了追光式太阳能电池板工作的可靠性后,将其作为冷藏柜的供电系统,分别在日间及模拟夜间的条件下,对光伏系统的供电特性进行实验研究,证明了该供电系统能够提供稳定的电压、电流,保证冷藏柜的独立稳定运行。在对冷藏柜制冷系统进行实验的过程中,通过改变制冷剂充注量,监测制冷系统的蒸发温度、压缩机的排气压力以及冷藏室内的降温速率,最终确定制冷系统内制冷剂的最佳充注量为120g。进一步地,在最佳充注量条件下,通过对冷藏室内不同负荷条件下制冷系统关键部件的实验数据进行综合对比研究,确定在1000ml水负荷状态下,冷藏柜运行状态更佳。最后,对最佳运行工况下的光伏直流冷藏柜进行能效分析并提出改进方案。追光式太阳能电池板的研究对更充分地利用太阳能、提高太阳能的利用率有较大的工程意义,对推广追光式太阳能电池板的应用起到一定的助力作用。通过对冷藏柜和光伏系统的匹配设计、运行实验,为光伏发电制冷系统的研究积累了重要数据并对日后太阳能冷藏柜的推广应用有一定的借鉴意义。
罗坤[6]（2020）在《一种新型光伏—水/空气复合墙体的季节性实验研究》文中研究说明随着社会经济的快速发展,传统化石能源已经不能满足社会转型的能源需求,太阳能因其可再生、无污染、分布范围广、使用成本低等诸多优点而受到了广泛关注。在社会能源消耗比例中,有超过30%的能源被用于建筑上,如何减少建筑能耗成为节能领域的一个重要课题。太阳能利用技术与建筑的结合可以有效减少建筑的能源消耗,同时可以更加深入的利用清洁能源太阳能,为科研工作者们提供了一个新的研究方向。太阳能利用技术与建筑的结合,一般称为太阳能建筑一体化技术,根据太阳能利用方向的不同,该技术又分为太阳能光伏建筑一体化（BIPV）、太阳能光热建筑一体化（BIPT）、太阳能光伏光热建筑一体化（BIPVT）。其中BIPVT技术综合了 BIPV技术和BIPT技术各自的功能特点,可以实现光伏发电与热能收益于一体,在建筑上有着广泛的利用空间。传统的BIPVT系统均为单一集热功能的系统,或是热水集热,或是空气集热。BIPVT热水系统在寒冷季节,其水路循环管道会出现冻结问题,使得系统集热功能无法运行;BIPVT空气系统在炎热季节,因建筑不需要供暖,使得系统集热功能无用武之地,并且其光电性能也会受到极大的影响。因此传统的BIPVT系统仅在一年中的特定时段才能高效运行,而在其余时段中表现不佳甚至无法使用。为解决传统的BIPVT系统面临的季节性使用限制问题,本文进行了以下工作:（1）提出了一种新型的复合式光伏-水/空气太阳能墙系统（简称PVCW系统）,该系统将空气冷却流道和水冷却流道组合在一个单独的BIPVT系统中,可以实现光伏发电、建筑采暖、热水制备等多种功能于一体。PVCW系统可以根据建筑物的不同季节需求运行三种模式:①冬季为PV-空气模式,获取电能和室内热空气;②夏季为PV-热水模式,获取电能和生活热水;③过渡季节为PV-热水/空气混合模式,同时获取电能、热空气和生活热水。这意味着新系统能够在全年任意一个时间段高效运行,可以满足建筑物在全年不同季节的复合需求。用户也可以根据个人需求的不同而选择运行不同的模式。（2）设计了 PVCW系统的功能结构,制作了两块独立的PVCW系统模块,搭建了可对比热箱实验测试平台。测试平台包括空气采暖系统（一个实验测试房间和一个空白对比房间）、电路测量系统、水路循环系统、数据采集系统等。并在2018年7月至2019年6月为期一年的时间中,分别对系统在三种不同运行模式下的综合性能表现进行了实验测试工作。（3）对比分析了系统在全年不同模式下的性能表现。结果表明PVCW系统在夏季、过渡季节、冬季进行三种模式实验时的全天平均电效率分别为7.8%、11.6%、15.3%,平均日发电量分别为973.0kJ、3226.4kJ、4460.5kJ。在热性能方面,PV-热水模式在夏季和过渡季节均表现良好,平均热效率分别为55.1%和51.5%;冬季PV-空气模式下,实验房间的平均温升最高可以达到8.1℃。实验结果证明,PVCW系统可以在全年不同季节高效运行,可以满足建筑在不同时间段的集热需求。（4）分析了 PVCW系统的制作成本,并与传统的BIPVT系统的成本进行了比较。发现PVCW系统在实现更加复合的功能基础上并没有增加太多成本,经济性良好。通过对系统全年综合性能的分析,讨论了系统在高纬度地区、高海拔地区以及偏远地区的应用空间。
赵斌[7]（2020）在《天空辐射制冷及其与太阳能光电转换综合利用的研究》文中指出低温外太空是地球最重要的冷源,也是维持地球能量平衡的重要保障。天空辐射制冷（Radiative sky cooling,RSC）技术充分运用外太空的低温冷源特性,主要利用大气层在“大气窗口”波段（8-13μm）的高透过性,将地球表面的热量以热辐射的形式散失至低温外太空,从而达到被动制冷的效果。RSC独特的被动特性,大大拓宽了其应用背景,吸引了学者们的广泛关注。RSC的关键在于辐射体的光谱特性,辐射体需要在中红外波段（特别是“大气窗口”波段）具有高的发射率,如果辐射体要在太阳辐射条件下实现低于环境温度的被动制冷,辐射体还需要在太阳辐射波段具有低的吸收率,因此RSC对辐射体的光谱特性要求相对苛刻。此外,考虑到RSC功能单一,且净辐射制冷功率较低等特点,系统地分析RSC的传热过程和多因素影响机制,进一步探究提升RSC性能的方法是非常必要的。同时,考虑到实际应用的多能需求特点,太阳辐射与热辐射的同源特性,以及太阳辐射功率比RSC净制冷功率大一个数量级的客观事实,如果将RSC与太阳能利用过程耦合于同一装置,不仅能实现装置的双功能特性,同时还能提高装置的能量收益。基于上述对RSC的分析,同时考虑到目前太阳能光电转换（Photovoltaic conversion,PV）技术已经相对成熟,本文重点研究了天空辐射制冷（RSC）及其与太阳能光电转换（RSC-PV）的综合利用,具体研究内容如下:1.建立了 RSC的热分析模型,系统地分析和预测了 RSC的制冷潜力,并研究了不同环境和结构参数对RSC性能的影响。结果表明:太阳辐射、辐射体的冷量损失和“大气窗口”的透过率是影响RSC的关键环境参数。因此,减小辐射体对太阳辐射的吸收、强化RSC装置的绝热性能以及干燥晴朗的天气有利于提升RSC的制冷性能。2.设计并制备了一种由二氧化硅和银膜组成的光谱选择性辐射体,其在太阳辐射波段内的反射率约为0.96,在“大气窗口”波段内的平均发射率约为0.85,在其余波段同样表现为高发射特性。实验结果表明:该辐射体在北京地区能够实现在太阳辐射条件下比环境温度低约5.9℃的制冷效果;而在合肥地区相近的时间和环境下,却不能实现低于环境温度的制冷效果,表明了 RSC的性能受到地域或者环境的制约。3.提出了一种有利于RSC的辐射体被动避光策略并进行了实验验证。结果表明:背阳面的辐射体能够轻易实现比环境温度低的制冷效果,即便是太阳辐射反射率仅有0.66的中红外光谱选择性辐射体也能实现比环境温度平均低3.2℃的效果;而向阳面的辐射体却很难实现,即使是太阳辐射反射率为0.93的高反射镜面也无法实现低于环境温度被动制冷效果。4.提出了天空辐射制冷与太阳能光电转换（RSC-PV）综合利用的新思想,设计并搭建了一套RSC-PV综合利用实验系统,该系统白天利用光电转换产生电能,夜间利用天空辐射制冷产生冷量。实验测试结果表明:该系统在夜间的最大制冷功率超过70 W/m2,在白天的平均光电效率约为14.9%,具有明显的制冷和发电双功能特性。5.从光学角度出发,设计了一种由一维多层膜和二维周期性空气柱型微结构组成的宽波段光谱选择性表面用于RSC-PV综合利用。光谱分析表明:该表面在硅电池光电响应波段（0.3-1.1 μm）具有高透过性,等效透过率约为0.9;在其余太阳辐射波段（1.1-4μm）具有高反射率,等效反射率约为0.6;在中红外波段（4-25μm）具有高发射率,等效发射率超过0.9。同时,热/电性能评估表明该表面有助于提升RSC-PV的综合利用性能。6.基于光谱选择性利用的思路,探讨了光伏电池的光谱被动热管理方法,包括太阳能分频利用、强化天空辐射制冷和全光谱热管理。模拟分析表明:三种光谱被动热管理方法都可以降低光伏电池的温度,其中全光谱热管理方法的效果最佳。
曲万军[8]（2019）在《槽式聚光太阳能光伏—光热化学互补机理与方法研究》文中研究指明为应对全球气候变化实现可持续发展,太阳能作为清洁的可再生能源被广泛关注、寄予厚望。无论光伏还是光热利用,存在太阳能全光谱能量转换利用效率低的科技难题。如何实现太阳能全光谱能量的高效转换是当前国际太阳能研究领域的前沿。聚光太阳能全光谱能量转化是一个重要研究方向,本学位论文依托国家自然科学基金重大项目,从实现太阳能全光谱能“质”梯级利用层面,在太阳能全光谱能量转化过程不可逆性发生机制、光伏-光热化学互补增效方法、以及实验验证三个方面,探索如何高效实现聚光太阳能全光谱能质梯级利用的研究。从热力学理论角度,聚光太阳能作为能源具有能“量”和能“质”的属性。本文从聚光太阳能全光谱的最大作功能力研究入手,初步构建聚光太阳能全光谱最大作功能力模型,针对光伏和光热转换过程,探析紫外、可见光、红外各个波段能量的最大作功能力和品位,研究波长等关键参数对最大作功能力及品位的影响。尝试探索聚光太阳能全光谱能量转化过程的不可逆性,给出不可逆损失表达式,揭示各个波段能量转化过程不可逆损失分布特点,为探索聚光太阳能全光谱最大作功能力（能质）梯级利用的增效方法提供科学依据。依据紫外、可见、红外各波段的能量品位,分别探索了“聚光透光光伏-光热化学互补增效方法”和“双层槽式聚光光伏-光热甲醇裂解互补方法”。从减小光电转化过程红外波段的作功能力损失,研究聚光透光光伏-光热化学互补增效方法。通过构建透光电池物理模型,给出透光电池截止波长与带隙能间的相互关系,针对晶硅、碲化镉等透光电池,分析不同透光电池的光电转化性能;在此基础上,以典型单晶硅、碲化镉透光电池为例,分析透光光伏电、光伏余热、透过波段三者之间的能量比例关系,研究透光电池透光能量比率对光热反应转化性能的影响。另外,从聚光源头减小最大作功能力损失思路,探索先分光、后聚光的聚光方法,研究双层槽式聚光光伏-光热甲醇裂解互补方法。通过构建互补系统能量转换模型,描述光伏发电过程和光热化学过程互补耦合用能机制。结合单晶硅聚光光伏电池和光热甲醇裂解,研究互补系统设计工况性能及能量损失分布特征,分析关键参数对聚光过程、光伏电池光电响应过程和甲醇裂解过程的影响,初步揭示太阳能全光谱增效转换潜力。在上述机理和方法研究基础上,探索先分光、后聚光的双层槽式聚光镜设计方法,给出双层聚光镜镜面设计方程。在此基础上,重点以单晶硅光伏和光热甲醇制氢为研究对象,进一步设计和研制2kWe双层聚光光伏-光热化学互补原理样机实验平台,开展光伏-光热互补增效方法的实验验证。
周忠帅[9]（2019）在《太阳能电池板群控逐日系统的研究》文中认为对于大型太阳能发电厂而言,目前开发的逐日系统在节约成本、统一控制等方面尚不完善,因此,对于新型太阳能逐日系统的研究具有十分重要的意义。本文以国内外已有的太阳能逐日系统为基础,设计了一种太阳能电池板群控逐日系统。首先设计系统总体方案,提出将EtherCAT总线引入逐日系统中,实现一个控制器控制多个逐日机构的功能;对于视日运动轨迹跟踪方式,选择合适的赤纬角和时差估算算法,编写视日运动轨迹跟踪算法并进行精度验证;对光电跟踪方式中用到的光电传感器进行实验验证;为保证两种逐日方式的灵活转换,设计跟踪转换电路;对整个群控逐日系统进行软件设计,设计人机界面实现人机交互的功能;搭建群控逐日系统硬件平台,对所选择的伺服电机进行精度验证实验,对设计的群控逐日系统进行发电效率对比实验。实验结果表明,群控逐日系统能够稳定运行,另外,通过对群控逐日系统的实际检测发现:群控逐日系统相对于固定安装的发电装置,在固定时间段内发电效率提高了30%以上,并且实现了对逐日装置的群控。
马佳香[10]（2019）在《太阳能光电联合蒸发用于高效海水淡化的研究》文中研究指明目前全球淡水资源不仅匮乏,污染问题也十分严重。应对这一问题,海水淡化无疑是最有发展前景的解决方案之一,目前发展最为广泛的是反渗透技术、多效蒸馏技术和多级闪蒸技术。但是这些技术手段都需要有大量的能源消耗,有加重全球气候变暖和环境污染的可能,而丰富的太阳能作为清洁能源用于海水淡化领域,可以在减缓水资源短缺危机的同时,减少能耗。新型太阳能界面蒸发技术实现了限域性加热,将光能合理利用,加热少量水进行蒸发,减少了能量损耗,因而蒸发效率更高。同时在没有大电网覆盖的偏远地区和给水设施不够完善的地区,太阳能蒸发技术就可以不需要电能提供清洁的饮用水,这个理念的实现还需要考虑阴天和夜晚时产水量的问题,并且单位产水率还有待进一步提高。因此,开发一种高吸光率、高产水率、制备不复杂、可复制扩大的太阳能蒸发器,对于推动太阳能蒸发实际应用化有极其重要的作用。本论文以光电联合作用为核心,提高太阳能蒸发器蒸发效率为主要目的,制备了高产水率的光电联合蒸发器,应用于海水等盐水淡化领域,并对装置进行实际应用潜力分析。光电热材料通过脱脂棉浸渍氧化石墨烯溶液后高温煅烧碳化制得,集光电热性能一体化,制备方法简单,材料疏松多孔通过毛细作用可将水分不断地供给给表面。光电热材料实现将太阳能转换为热能,在一个太阳光强下表面温度可达到82.6°C,利用不断产生的热量对少量水进行限域性加热,减少了热量向大量水体和周围的损失,提高了蒸发效率。蒸发器在实验室模拟太阳光情况下实验结果,蒸发器在只有光热作用下,在一个太阳光照强度下,蒸发效率为1.85 kg m-2 h-1,蒸发器在光电联合作用下,蒸发效率达到4.7 kg m-2 h-1,电热效果的增加使得蒸发效率提高很多。在多倍太阳光强度下,蒸发效率呈现线性增长趋势,因此在实际应用中可以增加双透镜聚光系统,加强光照强度,从而进一步提高蒸发效率。样品在光电联合作用下的蒸发效率高于只有一种能量输入的情况。说明相较于只有光热的太阳能蒸发器,本实验设计的光电联合蒸发器,可以有效提高蒸发水量,应用前景十分可观。蒸发器对实际海水进行淡化处理实验中,海水中阳离子浓度包括钾钙钠镁离子,在淡化前后去除率均达99.9%以上,阴离子包括氯离子、硫酸根、硝酸根、氟离子,在淡化前后去除率均达99.8%以上。海水的电导率为56 900μS cm-1,淡化处理后,降低为6.42μS cm-1,去除率达到99.989%,证明光电联合蒸发器对海水中盐分去除效率很高,接近100%。由于各种离子的去除,使得水样pH更为接近7.0。海水中TOC含量为125.8 mg L-1,经过处理后淡化水中TOC为23.45 mg L-1,去除率为81.36%,淡化过程中对海水中微生物有很高的杀菌作用,同时淡化出水浊度下降。
二、太阳能光电装置的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、太阳能光电装置的应用（论文提纲范文）
（1）喀斯特农村太阳能资源评估与优化调控技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 前言 |
| 一 研究现状 |
| (一)太阳能资源与优化调控 |
| (二)喀斯特地区太阳能资源与优化调控 |
| (三)太阳能资源评估与技术利用研究进展 |
| 二 研究设计 |
| (一)研究目标与内容 |
| (二)技术路线与方法 |
| (三)研究区选择与代表性 |
| (四)资料数据获取与可信度分析 |
| 三 喀斯特地区太阳能资源评估 |
| (一)太阳能资源 |
| 1 太阳总辐射 |
| 2 日照时数和日照百分率 |
| (二)太阳能资源评估 |
| 1 丰富度评估 |
| 2 稳定度评估 |
| 3 利用价值评估 |
| 4 并网发电适宜程度评估 |
| 四 喀斯特农村太阳能资源利用可行性分析 |
| (一)自然与资源因素分析 |
| 1 太阳能资源可利用量 |
| 2 石漠化等级 |
| (二)社会经济因素分析 |
| 1 政策因素 |
| 2 家庭基本特征 |
| 3 居民使用意愿 |
| 4 能源基础设施 |
| (三)生活能源消费结构分析 |
| 1 能源用户结构 |
| 2 能源消费量结构 |
| 3 能源消费的主要途径 |
| (四)环境因素分析 |
| 1 大气环境 |
| 2 生活环境 |
| (五)太阳能赋存与差异化利用策略 |
| 1 喀斯特山地峡谷无-潜在石漠化区(施秉喀斯特) |
| 2 喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化区(毕节撒拉溪) |
| 3 喀斯特高原峡谷中-强度石漠化区(贞丰-关岭花江) |
| 五 喀斯特农村太阳能资源优化调控与应用示范验证 |
| (一)喀斯特农村现有成熟技术 |
| 1 光电转换技术 |
| 2 太阳能微动力污水处理技术 |
| 3 光热转换技术 |
| (二)喀斯特农村太阳能资源利用关键技术研发 |
| 1 太阳能数据监测 |
| 2 太阳能光热利用技术 |
| 3 太阳能光电利用技术 |
| 4 太阳能综合利用系统 |
| (三)喀斯特农村太阳能利用技术应用示范与验证 |
| 1 示范点的选择与代表性论证 |
| 2 示范点建设目标与任建设内容 |
| 3 太阳能利用现状评价与措施布局 |
| 4 太阳能利用措施设计与应用示范过程 |
| 5 太阳能利用示范点建设成效与验证分析 |
| 六 结论与讨论 |
| 1 主要结论 |
| 2 主要创新点 |
| 3 讨论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间科研成果 |
（2）光子增强热电子发射的热力学分析及优化（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 太阳能发电技术发展现状和趋势 |
| 1.1.1 太阳能光伏发电技术 |
| 1.1.2 太阳能光热发电技术 |
| 1.2 基于光子增强热电子发射效应的新型太阳能光电转化 |
| 1.3 国内外相关研究进展 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 PETE光电能量转化模型及热力学分析 |
| 2.1 PETE光电能量转化基本原理 |
| 2.2 PETE发射理论模型 |
| 2.2.1 能量平衡模型 |
| 2.2.2 载流子动力学模型 |
| 2.3 热力学模型 |
| 2.3.1 光电能量转化的热力学过程 |
| 2.3.2 热电子发射能量转化的热力学过程 |
| 2.4 模型参数及计算 |
| 2.5 结果 |
| 2.5.1 系统参数对PETE的影响 |
| 2.5.2 光-热协同增强效应 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 PETE性能测试系统搭建和实验 |
| 3.1 真空性能测试平台 |
| 3.1.1 真空机械系统 |
| 3.1.2 光源系统 |
| 3.1.3 电信号检测系统 |
| 3.1.4 PETE阴极材料 |
| 3.2 实验结果 |
| 3.2.1 实验流程 |
| 3.2.2 PETE发射对光照的响应 |
| 3.2.3 光谱对PETE发射的影响 |
| 3.2.4 温度对PETE发射的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 空间电荷效应优化实验 |
| 4.1 空间电荷效应原理 |
| 4.2 阴阳极间距 |
| 4.2.1 空间电荷理论计算 |
| 4.2.2 间距对空间电荷效应的影响实验 |
| 4.3 铯蒸汽浓度 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（3）基于配位晶体的海洋水下光电转换研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 基于人工光合作用的光电能源转换器件研究 |
| 1.2.1 太阳能光分解水电池 |
| 1.2.2 染料敏化太阳能电池 |
| 1.2.3 太阳能光充电电池 |
| 1.3 基于离子嵌脱的配位晶体储能 |
| 1.4 选题思路与主要研究内容 |
| 本章参考文献 |
| 第二章 海水中的光电转换机理研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 海水中的光电转换系统设计 |
| 2.3 材料的制备与表征 |
| 2.3.1 TiO_2 薄膜电极的制备与表征 |
| 2.3.2 Ni_3[Fe(CN)_6]_2 的制备与表征 |
| 2.4 海水中光电转换的实验验证 |
| 2.4.1 光电转换现象验证 |
| 2.4.2 光电转换过程中Ni_3[Fe(CN)_6]_2 晶体的电子接收与离子嵌入 |
| 2.4.3 光电转换过程中海水对空穴的捕获 |
| 2.5 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第三章 昼间太阳能海水电池原型器件的电氧联产研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 TiO_2-Ni_3[Fe(CN)_6]_2 体系原型器件 |
| 3.2.1 器件组装 |
| 3.2.2 装置发电特性 |
| 3.2.3 产氧性能 |
| 3.3 TiO_2-Co_3[Fe(CN)_6]_2、TiO_2-Cu_3[Fe(CN)_6]_2 体系原型器件的构筑与性能评估 |
| 3.3.1 材料合成与表征 |
| 3.3.2 可行性验证 |
| 3.3.3 发电性能 |
| 3.3.4 产氧性能 |
| 3.4 实际场景电氧联产展示 |
| 3.5 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第四章 昼夜连续太阳能海水电池构筑及性能评估 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 昼夜连续太阳能海水电池原理设计与实现 |
| 4.2.1 原理设计 |
| 4.2.2 模块功能验证 |
| 4.2.3 材料合成、表征 |
| 4.2.4 器件功能与机理验证 |
| 4.3 昼夜连续太阳能海水电池原型器件性能评估 |
| 4.3.1 性能评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第五章 环境对太阳能海水电池原型器件性能的影响评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 海洋环境参数对器件性能的影响评估 |
| 5.2.1 盐度 |
| 5.2.2 工作水深 |
| 5.2.3 光照强度 |
| 5.2.4 溶解氧浓度 |
| 5.2.5 海洋水流 |
| 5.3 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 博士期间主要科研成果 |
| 致谢 |
（4）太阳光能量转化材料构建与应用演示系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 太阳能的光电转化获得化学能—光催化 |
| 1.2.1 光催化反应的历史 |
| 1.2.2 半导体光催化反应的原理 |
| 1.2.3 光催化反应的应用 |
| 1.2.4 光催化剂的种类 |
| 1.2.5 光催化降解污染物应用体系研究现状 |
| 1.3 太阳能的光热转化 |
| 1.3.1 光热转化材料的分类 |
| 1.3.2 光热转化应用体系研究现状 |
| 1.4 选题依据及主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于光-电-化学转化的碳连接的二氧化钛负载的石英纤维复合多孔材料太阳能连续光催化污水处理系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验过程 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 二氧化钛纳米颗粒在石英纤维毡表面负载 |
| 2.2.3 材料的表征 |
| 2.2.4 TiO_2/石英纤维毡光催化剂的光催化水处理性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 P25 TiO_2纳米颗粒在石英纤维表面负载情况的研究 |
| 2.3.2 P25/石英纤维毡复合光催化剂亲水改性探究 |
| 2.3.3 TiO_2/石英纤维毡及连续光催化水处理系统的性能研究 |
| 2.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于光-热转化效应的TiN多孔纳米带水蒸发及纯水收集系统 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 多孔TiN纳米带(c-TiN NBs)的制备 |
| 3.2.3 样品的表征 |
| 3.2.4 太阳能光热水蒸发性能测试方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的组成和微观结构分析 |
| 3.3.2 样品的光吸收特性研究 |
| 3.3.3 样品的光热升温性能研究 |
| 3.3.4 水蒸发过程的热效率分析及水蒸发系统的结构设计 |
| 3.3.5 不同材料以及系统结构对光热水蒸发性能的影响 |
| 3.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于光-热,热-电和电-化学效应的太阳能产氢级联系统及能量耦合传递 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 制备过程 |
| 4.2.2 样品表征 |
| 4.2.3 太阳能光热蒸发水性能测试 |
| 4.2.4 光热-热电耦合发电性能测试 |
| 4.2.5 真实太阳光下光热-热电-电化学分解水产氢系统的构建与测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 碳纳米颗粒的形貌结构及组成的研究 |
| 4.3.2 CNPs的光吸收及光热转化性能研究 |
| 4.3.3 基于CNPs的光热-热电发电装置的性能研究 |
| 4.3.4 真实太阳光驱动下的光热-热电-电化学产氢应用研究 |
| 4.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第五章 结论 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 需要进一步研究的问题 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录及参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）追光式太阳能光伏直流冷藏柜的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 太阳能的利用 |
| 1.2.1 太阳能电池的发展及研究 |
| 1.2.2 太阳能光伏制冷的研究 |
| 1.3 追光式太阳能光伏板的研究 |
| 1.3.1 光伏发电的发展 |
| 1.3.2 国内追光式光伏板的研究 |
| 1.3.3 国外追光式光伏板的研究 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 追光式太阳能电池板的设计及实现 |
| 2.1 设计目的 |
| 2.2 系统总体设计 |
| 2.2.1 追光方式的选择 |
| 2.2.2 追踪机构的选择 |
| 2.2.3 理论计算 |
| 2.3 硬件部分 |
| 2.3.1 控制系统 |
| 2.3.2 执行机构 |
| 2.3.3 光强检测模块 |
| 2.4 软件部分 |
| 2.4.1 软件开发环境 |
| 2.4.2 软件流程 |
| 2.5 追光装置的搭建 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 冷藏柜的匹配设计及搭建 |
| 3.1 系统简介 |
| 3.2 柜体设计 |
| 3.2.1 柜体尺寸的确定 |
| 3.2.2 保温材料的选择 |
| 3.2.3 柜体热负荷计算 |
| 3.3 制冷系统设计 |
| 3.3.1 制冷系统的热力计算 |
| 3.3.2 压缩机的选型计算 |
| 3.3.3 其他制冷器件的选型 |
| 3.4 光伏供电系统的匹配设计 |
| 3.4.1 冷藏柜与光伏组件的匹配设计 |
| 3.4.2 冷藏柜与蓄电池的匹配设计 |
| 3.4.3 控制系统的设计 |
| 3.5 冷藏柜的搭建及实验前准备 |
| 3.5.1 装置的搭建 |
| 3.5.2 实验前的准备工作 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 光伏系统供电特性实验研究 |
| 4.1 实验方案及设备 |
| 4.2 追光式与固定式光伏板的对比实验 |
| 4.2.1 晴朗天气下光伏板的供电特性实验 |
| 4.2.2 多云天气下光伏板的供电特性实验 |
| 4.3 冷藏柜供电系统实验 |
| 4.3.1 日间光伏制冷系统供电实验 |
| 4.3.2 模拟夜间光伏制冷系统供电实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 冷藏柜制冷系统运行实验研究 |
| 5.1 不同制冷剂充注量的对比实验 |
| 5.1.1 制冷剂充注量和蒸发温度的关系 |
| 5.1.2 制冷剂充注量对降温速率的影响 |
| 5.1.3 制冷剂充注量对压缩机排气压力的影响 |
| 5.2 不同负荷下冷藏柜的运行实验 |
| 5.2.1 冷藏室温度对比 |
| 5.2.2 压缩机吸排气压力对比 |
| 5.2.3 节流后温度对比 |
| 5.2.4 冷凝后温度对比 |
| 5.3 能效分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）一种新型光伏—水/空气复合墙体的季节性实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 世界能源形势 |
| 1.1.1 世界能源消费现状 |
| 1.1.2 我国能源利用情况 |
| 1.1.3 可再生能源--太阳能 |
| 1.2 太阳能利用技术 |
| 1.2.1 太阳能光电利用 |
| 1.2.2 太阳能光热利用 |
| 1.2.3 太阳能光电/光热一体化 |
| 1.3 太阳能建筑一体化技术 |
| 1.3.1 太阳能光伏建筑一体化 |
| 1.3.2 太阳能光热建筑一体化 |
| 1.3.3 太阳能光伏/光热建筑一体化 |
| 1.4 本文研究背景及主要工作内容 |
| 第2章 光伏-水/空气复合墙体及测试平台介绍 |
| 2.1 系统装置结构介绍 |
| 2.1.1 复合墙体构造 |
| 2.1.2 水路循环系统 |
| 2.2 系统工作原理 |
| 2.2.1 夏季PV-热水模式 |
| 2.2.2 冬季PV-空气模式 |
| 2.2.3 过渡季节PV-混合模式 |
| 2.3 实验测试平台的搭建 |
| 2.3.1 可对比热箱测试平台介绍 |
| 2.3.2 温度测量系统介绍 |
| 2.3.3 光伏测量系统介绍 |
| 2.4 实验仪器介绍 |
| 2.4.1 光伏测量仪器 |
| 2.4.2 水路循环仪器 |
| 2.4.3 数据采集仪器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 系统综合性能评估方法及实验设计 |
| 3.1 系统综合性能评估方法 |
| 3.1.1 系统光电性能评估 |
| 3.1.2 系统光热性能评估 |
| 3.1.3 系统综合性能评估 |
| 3.2 全年实验设计 |
| 第4章 夏季PV-热水模式实验研究 |
| 4.1 主动循环实验结果 |
| 4.1.1 温度分布情况 |
| 4.1.2 光电性能表现 |
| 4.1.3 光热性能表现 |
| 4.1.4 实验结果对比分析 |
| 4.2 被动循环实验结果 |
| 4.2.1 温度分布情况 |
| 4.2.2 光电光热性能表现 |
| 4.3 主/被动循环对比实验结果 |
| 4.3.1 温度分布对比 |
| 4.3.2 光电光热性能对比 |
| 4.4 纯光伏实验结果 |
| 4.4.1 温度分布情况 |
| 4.4.2 光电性能表现 |
| 4.5 夏季实验结果的综合对比讨论 |
| 4.5.1 光电效率问题分析 |
| 4.5.2 光电光热性能对比分析 |
| 第5章 冬季PV-空气模式实验研究 |
| 5.1 系统温度分布情况 |
| 5.1.1 玻璃盖板温度分布 |
| 5.1.2 吸热板温度分布 |
| 5.1.3 保温板温度分布 |
| 5.1.4 空气流道温度分布 |
| 5.2 室内温度分布情况 |
| 5.3 光电光热性能表现 |
| 第6章 过渡季节PV-混合模式实验研究 |
| 6.1 PV-热水模式实验 |
| 6.1.1 光电性能表现 |
| 6.1.2 光热性能表现 |
| 6.2 PV-混合模式实验 |
| 6.2.1 光电性能表现 |
| 6.2.2 光热性能表现 |
| 第7章 系统全年性能综合分析与讨论 |
| 7.1 热性能对比分析 |
| 7.2 电性能对比分析 |
| 7.3 系统成本分析 |
| 第8章 全文工作总结与展望 |
| 8.1 全文工作总结 |
| 8.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）天空辐射制冷及其与太阳能光电转换综合利用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 天空辐射制冷技术 |
| 1.1.1 基本原理 |
| 1.1.2 天空辐射制冷的研究及发展 |
| 1.1.3 天空辐射制冷的潜在应用 |
| 1.1.4 局限性分析 |
| 1.2 天空辐射制冷与太阳能综合利用 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 天空辐射制冷的热性能分析 |
| 2.1 RSC热分析模型 |
| 2.1.1 辐射体的能量平衡 |
| 2.1.2 辐射体的热辐射功率P_(rad) |
| 2.1.3 辐射体吸收的大气辐射功率P_(atm) |
| 2.1.4 辐射体吸收的太阳辐射功率P_(sun) |
| 2.1.5 辐射体的冷量损失P_(loss) |
| 2.2 RSC参考工况 |
| 2.3 不同参数对RSC性能的影响 |
| 2.3.1 太阳辐射的影响 |
| 2.3.2 大气透过率的影响 |
| 2.3.3 辐射体冷量损失的影响 |
| 2.3.4 环境温度的影响 |
| 2.3.5 辐射体光谱参数的影响 |
| 2.4 RSC过程的设计优化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 天空辐射制冷的实验研究 |
| 3.1 不同地区RSC性能的对比分析 |
| 3.1.1 辐射体的设计、制备与表征 |
| 3.1.2 实验装置与测试设置 |
| 3.1.3 北京和合肥地区RSC的实验结果 |
| 3.1.4 结果分析与讨论 |
| 3.2 被动避光策略下的RSC性能分析 |
| 3.2.1 辐射体的被动避光策略 |
| 3.2.2 辐射体的设计、制备与表征 |
| 3.2.3 实验装置与测试设置 |
| 3.2.4 辐射体被动避光下RSC的性能 |
| 3.2.5 结果分析与讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 天空辐射制冷与太阳能光电转换综合利用的实验研究 |
| 4.1 RSC-PV综合利用的基本原理 |
| 4.2 RSC-PV系统搭建 |
| 4.2.1 RSC-PV板芯设计、制备与表征 |
| 4.2.2 RSC-PV装置设计与系统搭建 |
| 4.3 实验测试系统 |
| 4.4 RSC-PV系统性能评价与误差分析方法 |
| 4.4.1 RSC-PV系统的性能评价 |
| 4.4.2 RSC-PV性能测试的误差分析方法 |
| 4.5 RSC-PV系统性能测试与分析 |
| 4.5.1 白天光电转换性能 |
| 4.5.2 夜间天空辐射制冷性能 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 天空辐射制冷与太阳能光电转换综合利用的光谱选择性优化 |
| 5.1 光谱选择性表面的理想光谱分布 |
| 5.2 光谱选择性表面的材料和结构选择 |
| 5.2.1 材料选择 |
| 5.2.2 结构选择 |
| 5.3 光谱选择性表面的光学设计方法 |
| 5.3.1 传输矩阵法 |
| 5.3.2 薄膜软件TFCalc |
| 5.3.3 严格耦合波分析法(RCWA) |
| 5.4 光谱选择性表面的设计及光谱分析 |
| 5.5 基于光谱选择性表面的RSC-PV板芯热/电性能分析 |
| 5.5.1 数学模型 |
| 5.5.2 白天光电性能和夜间辐射制冷性能分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 光伏电池光谱被动热管理的研究 |
| 6.1 光伏电池能量平衡分析 |
| 6.2 光伏电池光谱被动降温的方式 |
| 6.3 光伏电池光谱被动降温的性能分析 |
| 6.3.1 数学模型和参考工况 |
| 6.3.2 不同太阳辐射功率下的降温效果对比 |
| 6.3.3 不同非辐射传热系数下的降温效果对比 |
| 6.3.4 不同有效光子能量占比下的降温效果对比 |
| 6.3.5 不同光谱特性下的降温效果对比 |
| 6.3.6 不同聚光比下的降温效果对比 |
| 6.3.7 分析讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 全文工作总结与展望 |
| 7.1 本文主要工作 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 符号表 |
| 附录B 图表清单 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 已发表论文 |
| 在投论文 |
| 专利 |
| 奖项 |
（8）槽式聚光太阳能光伏—光热化学互补机理与方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 太阳能光伏、光热发电研究概况 |
| 1.2.1 单一光伏发电 |
| 1.2.2 单一光热发电 |
| 1.3 光伏-光热互补研究进展 |
| 1.3.1 光伏-热电耦合 |
| 1.3.2 光伏余热-热利用 |
| 1.3.3 光伏余热-热力循环 |
| 1.3.4 光伏余热-化学回热 |
| 1.3.5 分频光伏-光热利用 |
| 1.4 太阳能-化石能源互补发电研究进展 |
| 1.4.1 太阳能与热力循环“热互补” |
| 1.4.2 太阳能与化石能源“热化学互补” |
| 1.5 本文的研究内容和拟解决的问题 |
| 第2章 聚光太阳能光伏-光热利用不可逆性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 太阳光从太阳表面传播至地球表面过程描述 |
| 2.3 光粒子气体扩散模型及作功能力损失 |
| 2.3.1 光粒子气体可逆等温扩散模型 |
| 2.3.2 扩散过程最大作功能力损失表达式 |
| 2.4 聚光太阳能最大作功能力 |
| 2.4.1 全光谱聚光太阳能最大作功能力表达式 |
| 2.4.2 单波段聚光太阳能最大作功能力表达式 |
| 2.4.3 单波段聚光太阳能最大作功能力及转功效率分布 |
| 2.5 光伏发电和光热发电图像?分析 |
| 2.5.1 能量品位及图像?分析方法简述 |
| 2.5.2 光伏发电过程图像?分析 |
| 2.5.3 光热发电过程图像?分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 聚光透光光伏-光热化学互补增效方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 互补方法构思及能量转换模型 |
| 3.2.1 互补方法构思 |
| 3.2.2 能量转换模型 |
| 3.2.3 光电转换过程能量分析 |
| 3.3 典型系统热力性能分析 |
| 3.3.1 热力系统流程描述及性能分析 |
| 3.3.2 能量损失分布特征 |
| 3.4 透光电池对互补系统性能影响 |
| 3.4.1 透光能量比率与截止波长变化特性 |
| 3.4.2 透光能量比率对光电转换规律的影响 |
| 3.4.3 透过波段能量对光热化学过程影响 |
| 3.4.4 互补系统全光谱转换效率 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 双层槽式聚光光伏-光热甲醇裂解互补方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 互补方法构思及不可逆性分析 |
| 4.2.1 新方法构思 |
| 4.2.2 光伏-光热化学互补不可逆性分析 |
| 4.3 典型系统热力性能分析 |
| 4.3.1 热力系统流程 |
| 4.3.2 性能评价 |
| 4.3.3 设计工况性能及能量损失特性 |
| 4.4 关键参数分析 |
| 4.4.1 光学效率分析 |
| 4.4.2 光伏电池光谱波段响应特性 |
| 4.4.3 光伏发电量与太阳能燃料发电量比 |
| 4.4.4 太阳能全光谱发电性能 |
| 4.5 互补系统变辐照性能 |
| 4.5.1 变辐照光伏发电性能 |
| 4.5.2 变辐照光热化学发电性能 |
| 4.5.3 四季典型日互补系统发电性能 |
| 4.6 互补系统与单产系统发电性能比较 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 双层槽式聚光镜光学设计方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双层槽式聚光镜聚光过程 |
| 5.3 双层聚光镜设计方法 |
| 5.3.1 设计思路 |
| 5.3.2 抛物面型方程 |
| 5.3.3 聚光能量表达 |
| 5.4 双层聚光镜光学设计 |
| 5.4.1 光伏电池最大几何聚光比确定 |
| 5.4.2 聚光光伏电池与光热反应器间距确定 |
| 5.4.3 上、下层聚光镜相对位置与光伏电池聚光比关系 |
| 5.5 光伏电池和光热反应器表面聚光能流分布特征 |
| 5.5.1 聚光能流密度表达式 |
| 5.5.2 聚光能流分布规律 |
| 5.5.3 跟踪装置对聚光能流分布影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 双层槽式聚光光伏-光热甲醇裂解互补系统实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 2kWe互补发电实验平台 |
| 6.3 互补原理样机研制 |
| 6.3.1 双层槽式聚光镜 |
| 6.3.2 跟踪单元系统 |
| 6.3.3 可见波段聚光单晶硅电池 |
| 6.3.4 宽波段光热化学反应器 |
| 6.3.5 辅助单元系统 |
| 6.4 实验平台测控及实验 |
| 6.4.1 测控平台简介 |
| 6.4.2 数据测量及误差分析 |
| 6.4.3 实验步骤及过程 |
| 6.4.4 实验研究 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 论文主要成果 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）太阳能电池板群控逐日系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 太阳能逐日系统发展现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容及章节安排 |
| 1.3.1 论文主要内容 |
| 1.3.2 论文章节安排 |
| 2 太阳能电池板群控逐日系统方案设计 |
| 2.1 基于EtherCAT总线的系统方案设计 |
| 2.1.1 总线选择 |
| 2.1.2 系统方案设计 |
| 2.2 EtherCAT总线 |
| 2.3 逐日系统跟踪方式 |
| 2.3.1 视日运动轨迹跟踪 |
| 2.3.2 光电跟踪 |
| 2.3.3 视日运动轨迹跟踪和光电跟踪的结合策略 |
| 2.4 群控逐日系统逐日机构的选择 |
| 2.4.1 单轴跟踪系统 |
| 2.4.2 双轴跟踪系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 群控逐日系统逐日方式设计 |
| 3.1 太阳实时位置的确定 |
| 3.1.1 高度角和方位角的确定 |
| 3.1.2 日出日落时间的确定 |
| 3.2 赤纬角和时差估算算法的选择与精度验证 |
| 3.2.1 赤纬角估算算法 |
| 3.2.2 时差估算算法 |
| 3.3 视日运动轨迹跟踪算法验证 |
| 3.4 光电跟踪方式群控逐日系统的实现 |
| 3.4.1 光电传感器的选择 |
| 3.4.2 光电跟踪的信号采集实验 |
| 3.4.3 实验结果分析 |
| 3.5 跟踪转换电路的设计 |
| 3.5.1 光电检测元件的选择 |
| 3.5.2 跟踪转换电路的设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 系统软件设计 |
| 4.1 TwinCAT3 系统 |
| 4.2 群控逐日系统程序设计 |
| 4.2.1 基于视日运动轨迹跟踪的群控逐日系统 |
| 4.2.2 基于光电跟踪的群控逐日系统 |
| 4.3 视日运动轨迹跟踪与光电跟踪子程序设计 |
| 4.3.1 单一逐日系统程序设计 |
| 4.3.2 视日运动轨迹跟踪子程序的设计 |
| 4.3.3 系统时间修正 |
| 4.3.4 光电跟踪子程序设计 |
| 4.4 可视化界面软件设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 群控逐日系统实验 |
| 5.1 逐日系统实验平台介绍 |
| 5.2 TwinCAT3 系统管理器的配置 |
| 5.3 电机数据跟随实验 |
| 5.4 逐日装置发电效率对比实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）太阳能光电联合蒸发用于高效海水淡化的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 淡水资源的短缺与污染现状 |
| 1.2 海水淡化技术概况 |
| 1.2.1 海水淡化发展进程 |
| 1.2.2 海水淡化方法 |
| 1.2.3 海水淡化发展分析 |
| 1.3 太阳能在海水淡化中的应用 |
| 1.3.1 传统太阳能海水淡化技术 |
| 1.3.2 新型界面蒸发海水淡化技术 |
| 1.3.3 高效太阳能吸收材料 |
| 1.3.4 太阳能海水淡化展望 |
| 1.4 课题研究的目的和意义 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 1.5.1 技术路线图 |
| 第2章 :实验材料与方法 |
| 2.1 实验试剂和实验仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.1.3 浸渍液的配置方法 |
| 2.1.4 模拟海水配置 |
| 2.2 光电热材料的制备方法 |
| 2.3 光电热材料的表征 |
| 2.3.1 表面形貌 |
| 2.3.2 石墨化程度 |
| 2.3.3 光吸收速率 |
| 2.3.4 润湿性能测试 |
| 2.3.5 表面温度测量 |
| 2.3.6 电学性能测试 |
| 2.4 蒸发装置出水水样分析检测方法 |
| 第3章 光电联合蒸发装置的设计 |
| 3.1 光电蒸发装置的设计 |
| 3.2 蒸发装置的能量转化探究 |
| 3.3 光电热材料的表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 光电联合蒸发装置的效能评价 |
| 4.1 不同光照下蒸发装置的蒸发效能试验 |
| 4.2 光电联合作用下蒸发器的蒸发效能试验 |
| 4.3 光电联合作用效果提升比较 |
| 4.4 模拟海水的运行效果 |
| 4.4.1 阳离子去除效果 |
| 4.4.2 蒸发器运行8 h效果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 光电联合淡化海水的效果分析 |
| 5.1 扩大实验设计 |
| 5.2 室外实验结果 |
| 5.2.1 水质来源 |
| 5.2.2 实际蒸发效果 |
| 5.2.3 水质处理结果对比分析 |
| 5.2.4 能量效率计算 |
| 5.3 应用展望与分析 |
| 5.3.1 煤化工反渗透浓水的效果分析 |
| 5.3.2 蒸发器的应用潜力分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、太阳能光电装置的应用（论文参考文献）
- [1]喀斯特农村太阳能资源评估与优化调控技术研究[D]. 孙若晨. 贵州师范大学, 2021
- [2]光子增强热电子发射的热力学分析及优化[D]. 王国轩. 浙江大学, 2021(09)
- [3]基于配位晶体的海洋水下光电转换研究[D]. 党琪. 华东师范大学, 2020(10)
- [4]太阳光能量转化材料构建与应用演示系统[D]. 张小飞. 山东大学, 2020(11)
- [5]追光式太阳能光伏直流冷藏柜的实验研究[D]. 熊雪. 哈尔滨商业大学, 2020(12)
- [6]一种新型光伏—水/空气复合墙体的季节性实验研究[D]. 罗坤. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]天空辐射制冷及其与太阳能光电转换综合利用的研究[D]. 赵斌. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]槽式聚光太阳能光伏—光热化学互补机理与方法研究[D]. 曲万军. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2019(08)
- [9]太阳能电池板群控逐日系统的研究[D]. 周忠帅. 西安科技大学, 2019(01)
- [10]太阳能光电联合蒸发用于高效海水淡化的研究[D]. 马佳香. 哈尔滨工业大学, 2019(02)